基因组研究揭示切叶蚁驯化真菌

虽然我们的人类祖先在大约 10,000 年前就开始种植粮食作物，但一种名为“attines”的蚂蚁在 6000 万年前就成为了真菌种植者。attine 蚂蚁和它们的真菌作物相互依存，共同生存。

蚂蚁种植、保护、供应和培育真菌，这些真菌为蚂蚁提供了稳定的食物供应。切叶蚁拥有最先进的棚屋耕作系统，并已证明在 1500 多万年的气候变化中具有很强的适应能力，现在它们是从阿根廷到德克萨斯州北部各种栖息地的主要食草动物(通常是农作物害虫)。

自从150年前发现切叶蚁的养殖系统以来，科学家一直致力于了解蚂蚁如何在没有推动人类养殖系统兴起的技术或文化帮助的情况下，进化出如此复杂的养殖系统。

此外，切叶蚁的真菌作物像人类作物一样代代相传，它表现出的驯化特征类似于现代超市玉米棒与其野生祖先(一种不起眼的草)产生的小而不可食用的种子的区别。例如，切叶蚁真菌会产生肿胀的营养奖励结构，这在真菌界是独一无二的。到目前为止，推动这些驯化过程的关键基因组适应性仍然知之甚少。

真菌驯化的基因组见解

哥本哈根大学 (UCPH) 生物系和史密森尼热带研究所副教授 Jonathan Shik 的研究小组刚刚在《分子生物学与进化》杂志上发表了一项关于这些驯化过程的研究。这项研究由 Shik 小组的助理教授 Caio Leal-Dutra 领导，利用尖端的基因组测序方法解码了切叶蚁培育的真菌 Leucoagaricus gongylophorus 的遗传构件。

通过破译这些基因并将它们与其他真菌中所含的基因进行比较，研究人员能够确定真菌基因组的哪些部分在数百万年的蚂蚁培育之后发生了变化。

“我们发现了重要的基因线索，这些线索表明真菌如何适应与蚂蚁共存，”主要作者 Leal-Dutra 解释道。“其中一些基因变化有助于真菌分解植物材料并积累营养，使其成为蚂蚁的完美伙伴。”

研究发现了新的基因组，可以帮助真菌抵御疾病并优化与蚂蚁的合作关系，确保不同栖息地的农业系统的稳定性和生产力。

研究小组还在这种真菌的 DNA 中发现了许多可移动的遗传元素，即“跳跃基因”。这些元素可以迅速改变真菌的基因组成，使其能够适应挑战，并随着环境变化而快速进化。这些发现表明，自然选择塑造了这种真菌，使其在栽培状态下茁壮成长，同时在数千年的时间里与蚂蚁农夫保持着微妙的平衡。

科学和社会影响

这项研究不仅凸显了真菌农业蚂蚁的非凡进化成功，而且对于理解自然选择如何推动农作物的驯化具有更广泛的意义。通过研究这些真菌的基因组适应性，科学家可以了解农业系统如何通过生态相互作用而不是人类干预来进化。

“了解蚂蚁养殖系统的长期恢复力可能会激发人们对可持续农业的新思考，”资深作者 Shik 说。“虽然我们还不能将蚂蚁养殖方法转移到人类农业中，但研究这些系统可以揭示基因变化如何帮助农民平衡产量和环境稳定性。”

随着人类在现代农业中面临越来越多的挑战，特别是在气候变化和作物恢复力方面，本研究揭示的进化解决方案为未来农业科学研究提供了令人兴奋的途径。